Pomiary zawartości tlenu

Produkty
przedmuchiwanà spr´˝onym powietrzem.
Urzàdzenia pomiarowe to Uras 26 (pomiar
CO zakresy: 0–2 i 0–5 proc. obj´toÊci)
i Magnos 27 (pomiar O2 zakres 0–10 proc.
obj´toÊci).
Przemysł petrochemiczny i chemiczny
Praca instalacji, w której gazami procesowymi sà gazy palne, zawsze jest zagro˝ona
mo˝liwoÊcià utworzenia si´ mieszaniny
wybuchowej i wywo∏ania eksplozji. Przeciwdzia∏aniem temu
zjawisku jest niedopuszczanie do wnikania tlenu (z powietrza) do wn´trza instalacji. Jednak˝e
w celach bezpieczeƒstwa poziom tlenu
jest monitorowany (czym mniejszy, tym lepiej). Wià˝e si´ to najcz´Êciej z zastosowaniem analizatorów przystosowanych do
pracy w strefie zagro˝onej wybuchem.
Sprawdzonym rozwiàzaniem dla takich
uk∏adów jest prosty w obs∏udze analizator
EL6010 Magnos Ex, wykonany w wersji
EEx d dla strefy Z1, bez koniecznoÊci stosowania zabezpieczajàcego powietrza
przedmuchowego.
ABB oferuje
wiele rozwiàzaƒ
ciàg∏ego pomiaru
zawartoÊci tlenu
MECHANIZM POMIAROWY MAGNOSA 106
Analityka procesowa – przeglàd oferty ABB
Pomiary zawartości tlenu
Tlen stosowany jest
w wielu procesach
technologicznych,
na przyk∏ad podczas spalania
lub utleniania. Przy innych
dzia∏aniach jego obecnoÊç
mo˝e byç niewskazana,
a w niektórych przypadkach
wr´cz niebezpieczna.
Istotny staje si´ wi´c ciàg∏y
pomiar tlenu, umo˝liwiajàcy
regulacj´ lub zabezpieczenie
instalacji technologicznej.
34 Dzisiaj Styczeƒ 2007
o pomiaru zawartoÊci tlenu
wykorzystywane sà techniki
bazujàce na ró˝nych zasadach
pomiarowych. Najcz´Êciej stosowane sà metody oparte
o w∏asnoÊci magnetyczne tlenu, elektrochemiczne i cyrkonowe ogniwa. PrzydatnoÊç tych rozwiàzaƒ pomiarowych jest
uzale˝niona od rozmaitych czynników,
mi´dzy innymi rodzaju mierzonego gazu,
temperatury, ciÊnienia, instalacji czy warunków otoczenia. Firma ABB ma w swojej ofercie wiele rozwiàzaƒ ciàg∏ego pomiaru zawartoÊci tlenu dostosowanych do
ró˝nych aplikacji i wymogów. PrzeÊledêmy
mo˝liwoÊci ich wykorzystania na kilku
przyk∏adach.
D
Kontrola efektywności spalania
Aby móc kontrolowaç efektywnoÊç spalania w ró˝nego rodzaju kot∏ach i piecach,
nale˝y znaç poziom zawartoÊci tlenu i tlenku w´gla w spalinach. Majàc t´ wiedz´,
mo˝na odpowiednio regulowaç stosunek
paliwo-powietrze i w ten sposób regulo-
waç proces spalania. W wi´kszoÊci przypadków wystarczy mierzyç tylko st´˝enie
tlenu w spalinach (drugi czynnik jest zale˝ny od zawartoÊci tlenu). Do tego celu masowo wykorzystywane sà sondy cyrkonowe. Metoda polega na pomiarze ró˝nicy
potencja∏ów na dwóch elektrodach ogniwa st´˝eniowego, gdzie elektrolitem jest
rozgrzany powy˝ej 600°C tlenek cyrkonu, a
jako gaz referencyjny jest stosowane powietrze, które ma sta∏à zawartoÊç tlenu
wynoszàcà ok. 20,96 proc. obj´toÊci. Pomiar jest realizowany w trybie in-situ, tzn.
uk∏ad mierzàcy ma bezpoÊredni kontakt
z mierzonym gazem. Sondy cyrkonowe sà
zabudowywane do wn´trza przekroju pomiarowego.
Proponowane przez ABB sondy cyrkonowe sà prawdziwie in-situ uk∏adami pomiarowymi. Ustrój pomiarowy tych sond znajduje si´ na koƒcowej cz´Êci sondy, tu˝ za
wysokosprawnym filtrem ceramicznym.
Powoduje to, ˝e realny czas odpowiedzi
jest stosunkowo krótki – obejmuje g∏ównie
czas dyfuzji spalin przez filtr. Dla dostoso-
Monitoring emisji
Regulacje prawne nakazujà prowadzenie
dla niektórych instalacji energetycznych
i spalania odpadów prowadzenie ciàg∏ego
monitoringu emisji spalin. W takim przypadku bardzo wa˝nym pomiarem pomocniczym jest okreÊlanie zawartoÊci tlenu
w spalinach. W wielu aplikacjach zosta∏y
sprawdzone rozwiàzania:
pomiar elektrochemicznym czujnikiem
jako integralnym uk∏adem analizatora
Uras 14/26; jest to najcz´Êciej stosowane rozwiàzanie, umo˝liwiajàce jednoczeÊnie realizacj´ pozosta∏ych pomiarów zawartoÊci SO2, NOX, CO, CO2;
analizator Magnos17/27 wykorzystujàcy
metod´ termomagnetycznà niewra˝liwà
na wibracje lub Magnos 106/206 z tradycyjnym mechanicznym uk∏adem magnetycznym;
sonda cyrkonowa ZFG2 (pomiar in-situ).
Wymienione analizatory majà certyfikaty
TUV i MCERTS potwierdzajàce ich wykorzystanie do monitoringu emisji.
Zabezpieczenie elektrofiltra
W instalacjach, gdzie st´˝enie tlenku w´gla jest wysokie (powy˝ej 1 proc. obj´toÊci), istnieje realna groêba wywo∏ania eksplozji w elektrofiltrze. Jest to uzale˝nione
od stosunku zawartoÊci tlenku w´gla i tlenu. Po przekroczeniu granicznej wartoÊci
elektrofiltr jest wy∏àczany. Dlatego te˝ w
ramach zabezpieczenia jest zalecane prowadzenie pomiaru gazów idàcych do elektrofiltra z pomiarami zawartoÊci O2 i CO. W
proponowanej aplikacji pomiar jest wykonywany w trybie ekstrakcyjnym (gaz jest
zaciàgany z punktu pomiarowego do analizatora) z sondà poboru próbki cyklicznie
metodzie ogniwa cyrkonowego, w którym
platynowe elektrody tego ogniwa zosta∏y
zdeaktywizowane (zmniejszone w∏asnoÊci
katalityczne platyny). Efektem tego jest
wi´ksza stabilnoÊç pomiaru i zmniejszona
wra˝liwoÊç na wyst´powanie innych gazów, np. 1 ppm tlenu zostanie poprawnie
zmierzony w obecnoÊci 10 ppm wodoru
lub metanu.
Analizator tlenu medycznego
W zastosowaniach medycznych tlen musi
spe∏niaç wymogi Farmakopei Europejskiej.
OkreÊlono w niej, jakie sà konieczne pomiary dla ka˝dej partii produkowanego tlenu. Otó˝ nale˝y mierzyç zawartoÊç tlenu,
tlenku w´gla, dwutlenku w´gla i wilgotnoÊci gazu. Odpowiedni uk∏ad wraz z systemem przy∏àczy oraz kalibracji zosta∏ opracowany w ABB i bazuje na analizatorach:
Magnos 206 z zakresem pomiarowym
99–100 proc. obj´toÊci dla tlenu.
Uras 26 do pomiaru zawartoÊci CO
(0–50 ppm) i CO2 (0–300 ppm);
wilgotnoÊciomierza z zakresem pomiaru
0–100 ppm.
Pomiary czystości gazów
Przy produkcji gazów technicznych (np. tlenu spawalniczego) istotnym kryterium
jakoÊciowym jest sprawdzanie czystoÊci wytwarzanych gazów. Spotkaç si´ tu
mo˝na z dwoma zagadnieniami dotyczàcymi pomiarów zawartoÊci tlenu:
pomiar iloÊciowy w czystym tlenie;
pomiar Êladowych zawartoÊci (ppm) w innych gazach.
Dla pierwszej aplikacji najcz´Êciej stosowane sà analizatory bazujàce na paramagnetycznych w∏aÊciwoÊciach czàsteczek tlenu
(Magnos 206) z zaw´˝onym
zakresem
pomiarowym
99–100 proc. obj´toÊci.
W przypadku drugiego pomiaru, gdzie ˝àdany zakres
pomiarowy mo˝e byç bardzo niski (0–1 ppm) wymagane jest zastosowanie bardzo precyzyjnego i dok∏adnego urzàdzenia. W ofercie ABB
znajduje si´ analizator ZO23, bazujàcy na
fot.na kolumnach: Arch. ABB
wania si´ do potrzeb klientów i wymogów
technologicznych sondy produkowane sà
w kilku wersjach:
ZFG2 stosowanej na kana∏ach spalin, kominach, wsz´dzie tam, gdzie temperatura jest poni˝ej 600°C;
ZGP2 dla aplikacji o wy˝szych temperaturach (600-1400°C);
EXFG i EXPG, gdzie w warunkach zewn´trznych wyst´puje strefa zagro˝ona
wybuchem (uwaga: ze
wzgl´du na ogrzewanie uk∏adu pomiarowego, sond
cyrkonowych nie
wolno u˝ywaç do
pomiaru gazów
palnych);
AZ 100 jako ekonomiczna alternatywa
dla instalacji opalanych gazem bàdê lekkim olejem;
SMA90 z dodatkowym pomiarem zawartoÊci CO2 (pomiar zawartoÊci frakcji palnych).
Wi´cej informacji:
Janusz Dzielendziak, tel.: 071 34 75 625
e-mail: [email protected]
Styczeƒ 2007 Dzisiaj 35